第 3 章 MPEG的帧Frame

摘要

MPEG音频文件，由一个个的帧（Frame）组成。

每一MPEG帧都有个帧头（Frame Header），位于帧的最开始处，接下来的是音频数据(Audio Sample/Audio Data)，即：

MPEG帧 = MPEG帧头 + MPEG音频数据

下面分别详细介绍MPEG帧头和音频数据的细节内容：

3.1. MPEG帧头（Frame Header）

MPEG音频的三种Layer的，尽管他们的压缩方法各不相同，但是帧头格式都一样。

先说一下大小，MPEG帧头，共32bit=4字节。

然后再看具体的格式及含义，如下所示：

表 3.1. MPEG音频的帧头的格式

位置(bit)

长度(bit)

含义

示例

用于同步帧，找到此帧头（所有位均置1）

1111 1111 111

保护位
0	用16位的CRC保护下面的帧头
1	无CRC

详见：表 3.2 “MPEG比特率索引表（单位：Kbit/s）”

1001

详见：表 3.3 “MPEG帧的采样率索引表（单位：Hz）”

填充位。如果设置了此位，就会对每帧数据填充一个slot (对于帧大小的计算很重要)

私有位 (仅用于标示性的)

模式扩展 (仅用于联合立体声) （注：此处不是本文重点，故忽略相关的索引表）

	双声道
	双声道文件由两个独立的单声道所组成。大多数解码器把双声道输出成立体声，但是实际上，不是所有的双声道都是立体声的。

表 3.2. MPEG比特率索引表（单位：Kbit/s）

	常见MP3的比特率
强调部分：就是我们此处所关心的MP3（MPEG-1，Layer III）的比特率。红色部分：即128kbps，192kbps，320kbps等，就是我们常见的MP3的比特率。

常见MP3的比特率

强调部分：就是我们此处所关心的MP3（MPEG-1，Layer III）的比特率。

红色部分：即128kbps，192kbps，320kbps等，就是我们常见的MP3的比特率。

表 3.3. MPEG帧的采样率索引表（单位：Hz）

采样率索引	MPEG 1	MPEG 2 (LSF)	MPEG 2.5 (LSF)
00	44100 Hz	22050 Hz	11025 Hz
01	48000 Hz	24000 Hz	12000 Hz
10	32000 Hz	16000 Hz	8000 Hz
11	空闲

	常见MP3采样率
	强调部分：就是我们最常见的MP3（MPEG-1）的采样率44100Hz=44.1K Hz

从上面MPEG帧头的格式中可以看出，MPEG的音频，都是有相对固定的比特率，采样率等参数，关于这每一帧的这些参数的具体值，都是找到索引值，然后查对应的索引表，而得知具体的值。

不过，顺便提一点，在MPEG标准中，也描述了一种自由格式（free format），这种自由格式意思为用一个固定比特率对文件进行编码，而此固定的比特率不是我们那些索引表中所预定义好的。对于这类自由格式的MPEG音频，一般的解码器都无法解码。

下图给出了一般MP3的格式及举例说明了MPEG的帧头所对应的信息：

图 3.1. MPEG帧头含义举例


2.8. MP3的TAG		3.2. MPEG音频数据